Можно ли увидеть одиночный фотон?

Человеческий глаз очень чувствителен, но может ли человек увидеть одиночный фотон?

Сетчатка глаза имеет два типа рецепторов: "колбочки" и "палочки". Колбочки отвечают за восприятие цветов, однако они гораздо менее чувствительны, чем палочки. При ярком освещении колбочки активны, а палочки нет, но когда наступает темнота глаза адаптируются и палочки становятся более активными.

Чувствительность палочек примерно в 10 000 раз больше чувствительности колбочек. Благодаря этому после адаптации к темноте мы гораздо лучше видим в темноте, но при этом падает восприятие цветов.

Фотон попадая на рецептор-палочку изменяет энергию молекул на кончиках рецептора. Происходят определенные химические реакции и за очень короткое время сигнал от фотона попадает на зрительный нерв.

Светочувствительность человеческого глаза была протестировано учеными: Хехтом, Шлаером и Пиренном. В их эксперименте испытуемый помещался в абсолютно темную комнату на 30 минут, чтобы его глаза могли привыкнуть к темноте. После этого с помощь очень слабого источника света ему светили в глаза и просили ответить когда он видит свет.

Сперва испытуемые без проблем могли подтвердить наличие света. Затем мощность источника света начали понижать до тех пор пока испытуемые не стали ошибаться в более чем 50 процентах случаев.

В ходе эксперимента было выяснено, что как минимум 9 фотонов должны достигать сетчатки глаза каждые 100 миллисекунд для того, чтобы испытуемый мог правильно определить наличие света хотя бы в 60 процентах случаев.

Позже другая группа ученых провела эксперименты с фоторецепторами-палочками подключенными к электродам и доказали, что фоторецептор реагирует даже на одиночный фотон. Почему же для того, чтобы увидеть свет нужно больше?

Как оказалось нейронные фильтры в мозгу ограничивают наше восприятие таким образом, что мы начинаем различать видимый свет только если хотя бы 50-100 фотонов в секунду приходит из одного источника.

Если бы мы смогли видеть и воспринимать каждый фотон, то в поле нашего зрения было бы слишком много визуального "шума". Нейронные фильтры как бы очищают для нас видимую картинку от слишком слабых и незначительных источников света.